(57)【要約】【課題】ガスシール性に優れ、実装が容易であると共に、低コストで、耐久性に優れ、高出力密度を実現することができる固体酸化物形燃料電池と、このような固体酸化物形燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】金属箔１の開口部１ａ内に多孔質金属２を嵌め込んで成る金属基板３上に、サーメット材料から成る多孔質燃料極層４を金属基板３の表面上における金属箔１の部分と多孔質金属２の部分に連続して成膜し、この上に固体酸化物から成る電解質層５を多孔質燃料極層４の成膜範囲を超え、周縁部を除く金属箔１の部分に到る領域にまで連続して形成し、さらにこの電解質層５上の多孔質燃料極層４の成膜範囲よりも内側にＷだけ後退した領域に空気極層６を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の周縁部を除く領域に設けた少なくとも１個の開口部内に多孔質金属を嵌め込んで成る金属基板と、
サーメット材料から成り、上記金属基板における金属箔及び多孔質金属の表面上に連続して成膜された多孔質燃料極層と、
固体酸化物から成り、上記多孔質燃料極層上に該燃料極層の成膜範囲をはみ出し、かつ上記金属箔の周縁部を残した状態に連続して形成された電解質層と、
上記電解質層上の多孔質燃料極層の成膜範囲よりも内側の領域に形成された空気極層を備えたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池における多孔質燃料極層を上記金属基板上に成膜するに際して、燃料極材料を含む原料粉をキャリヤガスで輸送し、該キャリアガス圧と真空室内の気圧差によって上記原料粉に運動エネルギーを与え、加速された原料粉を真空室内の金属基板に照射することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項３】
上記原料粉として、粒径φ５μｍ以下の金属又は金属酸化物と固体酸化物形燃料電池用電解質材料を混合した粉体を用いることを特徴とする請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項４】
上記金属又は金属酸化物がＮｉ又はＮｉＯであることを特徴とする請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池における電解質層を上記多孔質燃料極層上に形成するに際して、ＰＶＤ法を用いて成膜することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池における空気極層を上記電解質層上に形成するに際して、空気極材料を含む原料粉をキャリヤガスで輸送し、該キャリアガス圧と真空室内の気圧差によって上記原料粉に運動エネルギーを与え、加速された原料粉を真空室内の金属基板に形成された電解質層に照射することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項７】
上記原料粉として、粒径φ５μｍ以下の空気極材料と電解質材料を混合した粉体を用いることを特徴とする請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池を製造するに際して、上記多孔質燃料極層と電解質層と空気極層を真空室内で連続して粉体照射型成膜装置により形成することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池における金属基板を形成するに際して、上記多孔質金属と開口部を有する上記金属箔との接合が、該開口部を備えた金属箔と該多孔質金属板材を重ねてプレスし、上記多孔質金属の上記金属箔との積層部分の潰れ量を、上記金属箔の開孔部分に位置した上記多孔質金属の潰れ量よりも多くし、該多孔質金属と上記金属箔とを嵌合することを特徴とする固体酸化物型燃料電池の製造方法。
【請求項１０】
上記多孔質金属板材の金属箔との当接部分における潰し深さを、上記金属箔の板厚以上とすることを特徴とする請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項１１】
上記多孔質金属板材と金属箔とがろう付けされていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項１２】
上記多孔質金属板材と金属箔とが抵抗溶接されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項１３】
上記多孔質金属板材と金属箔とが拡散接合されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池のセル構造に係わり、さらに詳しくは低コストで、優れたガスシール性を確保し、高出力密度を実現することができる固体酸化物形燃料電池と、このような燃料電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のような固体酸化物から成る電解質と、この固体酸化物電解質を間に挟んで互いに対向する状態に配置された燃料極及び空気極から基本的に構成され、例えば６００℃を超えるような高温において作動する電池であって、燃料極側に水素などの燃料ガスを供給する一方、空気極側に空気などの酸化性ガスを供給することによって電気化学反応に基づく直流電力を得ることができる。
【０００３】
このような固体酸化物形燃料電池としては、従来のセラミックス材料を主に用いたものに対して、出力密度と同時に耐久性を向上させ、実装を容易にしたり、出力密度を向上させたりする方策として、金属基板に設けた複数の開口部に対して、複合メッキによって電気伝導性多孔質材を埋め込み、その上へ燃料極と電解質と空気極をＰＶＤ法を用いて順に形成することが記載されている（特許文献１参照）。
すなわち、上記基板は、金属基板で強度を確保しつつ、開口部を多孔質材で埋めているため平坦であり、ＰＶＤ法による薄膜化による高性能を実現することができる下地構造と言うことができる。
【特許文献１】特開２００４−１２７６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１には、基板構造や電池要素の積層構造については開示されているものの、両電極間のガスシールに係わる具体的構造については、特に記載されておらず、セルの実装に際して、両電極間のガスシール性を確保しつつ基板を保持するためには、例えば電解質層のエッジ部分に低融点ガラス等を充填して、基板を両面から支えるなどの構造が必要となる。この場合、当該燃料電池の起動時に、シール用ガラスのシール性を回復させるための昇降温操作が必要となり、小型化に対する構造上の制約も大きい。このため、金属箔の開孔部に多孔質材を埋め込んだ構造を維持しつつ、実装のさらなる簡略化が可能な構造とすることが求められていた。
【０００５】
本発明は、従来の固体酸化物形燃料電池における上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、ガスシール性に優れ、実装が容易であると共に、低コストで、耐久性に優れ、高出力密度を実現することができる固体酸化物形燃料電池と、このような固体酸化物形燃料電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の固体酸化物形燃料電池は、金属箔の周縁部を除く領域に設けた１個又は複数の開口部内にガス透過性を備えた多孔質金属を嵌め込んだ金属基板を成膜用の基盤として使用し、この表面に電池要素、すなわちサーメット材料から成り、金属基板表面の金属箔部分と開口部内に埋め込まれた多孔質金属部分とに連続して成膜された多孔質燃料極層と、固体酸化物から成り、多孔質燃料極層上に該燃料極層の成膜範囲をはみ出し、かつ上記金属箔の周縁部を残した状態に連続して形成された電解質層と、上記電解質層上の多孔質燃料極層の成膜範囲よりも内側の領域に形成された空気極層を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明の固体酸化物形燃料電池の製造方法においては、金属箔に形成した開口部内に多孔質金属を嵌め込んで成る金属基板上に、上記多孔質燃料極層を成膜するに際して、燃料極材料を含む原料粉をキャリヤガスで輸送し、このキャリヤガス圧と真空室内の気圧差によって上記原料粉に運動エネルギーを与え、加速された原料粉を真空室内の金属基板に照射する粉体照射の手法によって成膜するようにしており、また、本発明の製造方法においては、上記多孔質燃料極層の上に電解質層を形成するに際して、ＰＶＤ法（物理的気相体積法）を用いて成膜するようにしたことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の固体酸化物形燃料電池の製造方法においては、上記電解質層上に空気極層を形成するに際して、燃料極層と同様に、粉体照射の手法によって成膜するようにしており、本発明の製造方法においては、これら電池要素、すなわち燃料極層、電解質層及び空気極層を粉体照射型成膜装置によって、同一真空室内で連続して形成することも可能である。
【０００９】
そして、本発明の固体酸化物形燃料電池の製造方法においては、上記金属基板を形成するに際して、開口部を備えた金属箔と多孔質金属板材とを重ねてプレスし、多孔質金属の金属箔との重なり部分における潰れ量を金属箔の開口部に位置した部分における潰れ量よりも多くすることによって、金属箔の開口部内に多孔質金属を嵌め込むようにすることを特徴としている
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固体酸化物形燃料電池は、金属箔の開口部内に多孔質金属を嵌め込んで成る金属基板上に、サーメット材料から成る多孔質燃料極層を金属基板表面上の金属箔部分と多孔質金属部分に連続して成膜し、この上に固体酸化物から成る電解質層を多孔質燃料極層の成膜範囲を超え、周縁部を除く金属箔部分に到る領域にまで連続して形成し、さらにこの電解質層上の多孔質燃料極層の成膜範囲よりも内側に後退した領域に空気極層を形成するようにしたものであるから、金属箔が成膜及び電池の構造基板としての強度を保持し、電解質とで電極間のガスシール性を確保することができ、実装が容易なものとなる。また、金属基板の開口部を大きくすることができ、これによってガス交換領域を大きく取って発電性能を向上させることができると共に、電解質等のセラミック材料との間に生じる熱応力を多孔質金属の空隙が伸縮することによって吸収することができ、割れや剥離を防止して長期に亘る信頼性の向上が可能になる。
さらに、空気極層が多孔質燃料極層の成膜範囲よりも内側に後退した状態に形成されていることから、酸素イオンが空気極から電解質層を通って確実に燃料極層に到達するようになり、酸素がイオンのまま金属箔に到達することによる金属箔の酸化、剥離を防止して、セルの長寿命化を図ることができるなど、極めて優れた効果がもたらされる。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、燃料極層や空気極層を成膜するに際して、原料粉をキャリヤガスで輸送し、このときのキャリヤガス圧と真空室内の気圧差と膨張によって当該原料粉に運動エネルギーを与え、音速に加速された原料粉を対象面に照射する粉体照射の手法、例えばガスデポジションやエアロゾルデポジション法、他に減圧コールドスプレー法などによって成膜するようにしているので、混合粒子から成り、電極性能に優れた多孔性膜を高速で低コストのもとに形成することができる。
また、これら燃料極層及び空気極層に加えて、電解質膜の形成にもこのような粉体照射の手法を適用することができ、燃料極層、電解質層及び空気極層を粉体照射型成膜装置によって、同一真空室内で連続して形成することによって、高速、高能率の成膜が可能となり、製造コストの削減を図ることができる。
【００１２】
さらに、本発明の製造方法においては、電解質膜の形成にＰＶＤ法を適用することができ、燃料極粒子からなる微細凹凸の有る燃料極層の表面を電解質が覆い、界面の接触面積が増大することから、セル面積が拡大したのと同様の効果によって、電池性能を向上させることができる。
【００１３】
そして、金属箔の開口部内に多孔質金属をはめ込むに際しては、開口部を備えた金属箔と多孔質金属板材とを重ねてプレスし、多孔質金属の金属箔との重なり部分（当接部分）を圧潰させ、当該部分の潰れ量が金属箔の開口部に位置した部分の潰れ量よりも多くなるようにしているので、金属箔の開口部が大きい場合に、開口部内に多孔質金属を容易に嵌め込むことができ、上記構造の金属基板を低コストに作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の固体酸化物形燃料電池について、その製造方法と共にさらに詳細に説明する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲においては、説明の便宜上、基板や電解質層など各層の面を「上面」、「下面」と称したり、「基板上」、「電解質層上」、「・・・極層上」などと記載したりすることがあるが、これらは、相対的な位置関係を示すものに過ぎなく、必ずしも使用状態における上下の位置関係を表わすとは限らず、状況によっては「上面」が鉛直状態や斜めとなった状態で使用されることもあり得る。
【００１５】
本発明の固体酸化物形燃料電池は、図１にその断面図を模式的に示すように、金属箔１に形成された開口部１ａの中に多孔質金属２を嵌め込んで成る金属基板３と、上記基板３の図中上面、つまり金属箔１の側に成膜された多孔質燃料極層４と、この多孔質燃料極層４の上に形成された固体酸化物から成る電解質層５と、さらに、この電解質層５の上に形成された空気極層６から構成されている。
ここで、多孔質燃料極層４は、サーメット材料から成るものであって、金属基板３の上面における金属箔１の部分から金属箔１の開口部１ａに嵌め込まれた多孔質金属２の部分に連続して成膜されていると共に、上記電解質層５は、基板３の上の多孔質燃料極層４の成膜範囲を超えて、周縁部を除く金属箔１の部分に到る領域にまで連続し、多孔質燃料極層４を完全に覆った状態に形成されており、ガス不透過性の電解質層５と金属箔１の非開口部分によって、燃料極層４と空気極層６の間のガスシール性が確保されるようになっている。
【００１６】
また、空気極層６は、電解質層５の上に、上記多孔質燃料極層４の成膜範囲よりも内側の領域に、すなわち多孔質燃料極層４の外周端から電解質膜厚寄り十分に広い後退幅Ｗだけ狭い範囲に形成されており、これによって、酸素イオンが金属基板３を構成する金属箔１や多孔質金属２に直接到達するのを阻止して、これら金属箔１や多孔質金属２の酸化が抑えられるようになっている。
【００１７】
図２は、上記した金属基板３の平面図であって、当該金属基板３は、例えばフェライト系ステンレス鋼から成り、例えばプレス加工によって鑽孔された１〜５ｍｍ程度の径の開口部１ａを複数個備えた厚さ１００〜３００μｍ程度の金属箔１と、当該金属箔１の開口部１ａに、多孔質金属２、例えばガス透過性を備えた多孔質ニッケルを嵌め込むことによって形成されている。
【００１８】
上記金属箔１の開口部１ａの内部に多孔質金属２を嵌め込む方法については、特に限定されることはないが、例えば、図３（ａ）に示すように、金属箔１よりも厚い板厚の多孔質金属板材２ｏの上に、開口部１ａを設けた金属箔１を重ねた状態で、平坦なプレス型１０、１０に挟み込み、板厚方向にプレスすることによって金属基板３を得ることができる。
すなわち、図３（ｂ）に示すように、多孔質金属板材２ｏの上記金属箔１との当接部分が潰れて変形し、金属箔１が多孔質金属板材２ｏ内にめり込んで、多孔質金属２が開口部１ａ内に嵌まり込む一方、金属箔１の開口部１ａに位置する部分は潰れることなく残存することから、金属箔１との当接部分における多孔質金属板材２ｏの潰し深さを金属箔１の板厚以上のものとすることによって、多孔質金属板材２ｏの表面高さが金属箔１の表面と一致し、当該金属基板３の上面を平坦なものとすることができる。
【００１９】
このとき、以上のプレス工程だけでは、金属箔１と多孔質金属板材２ｏとが外れてしまう可能性がないとは言えないので、プレス中に加熱する拡散接合とするか、他に、例えば、図３（ｃ）に示すように、金属箔１と多孔質金属板材２ｏとをその表裏両面から矢印で示す位置でスポット溶接し、これらを固定するようになすことが望ましい。なお、スポット溶接に代えて、例えばニッケルろうなどを用いて金属箔１と多孔質金属板材２ｏとをろう付けするようにしてもよい。
【００２０】
また、上記多孔質金属板材２ｏとしては、例えば気孔率５０％程度の焼結材を用いることができるが、このときの焼結原料である金属粉末の粒径を２μｍ程度にまで小さくすると、表面をプレスによって平坦化しなくても、該略平坦と見なせる程度の表面形状とすることができ、プレス接合時の押し込み深さを浅くすることができる。
【００２１】
上記構造を備えた固体酸化物形燃料電池においては、金属箔１に大きな開孔部１ａをとりながら、多孔質金属２で開孔部１ａを充填しているので、ガス交換領域を大きく取り、発電性能が向上すると共に、金属箔１が強度を保持し、電解質層５とでガスシール性を確保しているので実装が容易となる。また、上記金属基板３は、微細な多孔質材料が主体となっていることから、電解質等のセラミック材料との応力を多孔質金属２が伸縮することによって吸収することができ、信頼性の向上に寄与する。
なお、上記実施形態においては、金属箔１に複数の開孔部１ａを形成した例を示したが、開口部１ａは全体に１個だけでもよい。
【００２２】
金属箔１の開孔部１ａに多孔質金属２を嵌めこんで成る上記金属基板３の上に、サーメット材料から成る多孔質燃料極層４を形成するには、上記したように、燃料極材料を含む原料粉をキャリヤガス加速して金属基板に照射する粉体照射手法、例えば古くはガスデポジションと称された手法や、エアロゾルデポジション法や減圧コールドスプレー法などによって成膜することができる。
このような成膜手法を採用することによって、凹凸や開孔のある下地に対しても、図４に示すように、燃料極材料が金属基板３における多孔質金属２の開孔部１ａ内にも入り込み、凹凸面が平坦化されると同時に、アンカー効果によって付着強度が向上し、強固に成膜されると共に、開孔面積が多いので固−気間の反応点が増加して、電極としての作用点が増加し、出力向上が期待できる。なお、図４において、符号２ｒは、多孔質金属２を構成する金属粒子である。
【００２３】
また、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、成膜下地となる金属基板３における金属箔１の開孔部１ａとその中に充填されている多孔質金属２との界面に工程上生じやすい隙間Ｇを埋めることができるので、成膜表面は平坦形状が得られ、当該多孔質燃料極層４の上に形成される電界質膜５が薄くなったとしても、多孔質燃料極層４表面を滑らかに被覆することによりガスシーリング性を確保することができる。
そして、導電体である多孔質金属２が燃料極層４に埋め込まれたような構造となるので、上記の様に多孔材の開孔部内に入り込んだ燃焼極材料が燃料極４の金属成分と多数点で接合することになり、電気伝導性能が向上し、発電性能が向上する。
【００２４】
上記成膜に用いるサーメット原料粉としては、粒径φ５μｍ以下の金属（例えば、Ｎｉ）又は金属酸化物（例えば、ＮｉＯ）と固体酸化物形燃料電池用電解質材料との混合粉体を用いることが望ましく、これによって混合粒子による燃料極形成が自動的に行われ、電極性能向上に寄与する。なお、原料粉の粒径が５μｍを超えると、粉体照射手法による燃料極の成膜が困難となる傾向がある。
また、原料粉としての金属及び金属酸化物は、それぞれＮｉ及びＮｉＯを用いることが望ましい。すなわち、Ｎｉ材は、焼結法による燃料極成膜にも用いられる材料であって、安価かつ容易に粉末を入手することができ、混合粒子から成る多孔質燃料極４を上記粉体照射の手法で成膜するに最適なものとなる。
【００２５】
空気極層６の成膜についても、燃料極層４と同様に、上記のような粉体照射手法を適用することができる。この場合には、原料粉として、粒径φ５μｍ以下の空気極材料と電解質材料との混合粉体を用いることが望ましく、これによって、性能の高い混合粒子型の空気極層６を容易、かつ低コストに形成することができる。
【００２６】
燃料極層５の形成に際しては、ＰＶＤ法を適用することができる。ＰＶＤ法としてはスパッタリング法の一つとして放電ガスに酸素を混入し、直流電源で金属ターゲットを高速にスパッタリングしながら酸素と反応させて酸化膜を成膜する『反応性スパッタリング法』と呼ばれる手法などがスループットの面で有用である。  
しかしながら成膜の高速化及びコストダウンの観点からは、当該電解質層５の成膜にも同様の粉体照射の手法を適用し、特に、粉体照射型成膜装置によって、燃料極層４と電解質層５と空気極層６を同一真空室内で連続して形成することもできる。
なお、当然のことながら、成膜順序は、空気極層６、電解質層５、多孔質燃料極層４の順でもよいことは言うまでもない。
【００２７】
本発明の固体酸化物形燃料電池の電解質層５を構成する材料としては、特に限定されず、公知の電解質材料、例えばＹＳＺ、ＳＳＺ（スカンジウム安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープトセリア）、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）などを用いることができる。
また、多孔質燃料極層４の材料としては、サーメット材料、例えばＮｉ−ＹＳＺ、Ｎｉ−ＳＤＣ（サマリウム・ドープ・セリア）、Ｎｉ−ＣＧＯ（セリウム−ガリウム複合酸化物）、Ｃｕ−ＣｅＯ２（セリア）などを使用することができ、空気極層６の材料としては、ＬＳＭ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＭｎＯ３）、ＬＣＭ（Ｌａ１−ＸＣａＸＭｎＯ３）、ＬＳＣ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３）、ＳＳＣ（Ｓｍ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３）などの複合酸化物を用いることができるが、これら複合酸化物と上記電解質材料との混合物を使用することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
【００２９】
（１）金属箔の鑽孔
厚さ１００μｍのフェライト系耐熱ステンレス鋼ＺＭＧ２３２（日立金属（株）製）から成る径４０ｍｍの金属箔１を用意し、この金属箔１の周縁部を除く内部側に、図６（ａ）に示すように、対辺間５ｍｍの正６角形をなす開口部１ａを１ｍｍ間隔に都合１９個鑽孔した。
【００３０】
（２）多孔質金属板材の準備
粒径６μｍのＮｉパウダーを固めて焼結することにより、図６（ｂ）に示すように、厚さ３００μｍ、径３４ｍｍ、気孔率約５０％の多孔質金属板材２ｏを準備した。
【００３１】
（３）金属基板の作製
上記多孔質金属板材２ｏの上に、全ての開口部１ａが多孔質金属板材２ｏの上に位置するように金属箔１を重ね合わせ、上下より平坦なプレス型１０，１０に挟み込み、これらをプレスした（図３（ａ）参照）。これにより、多孔質金属板材２ｏにおける金属箔１の開孔部１ａに位置した部分は金属箔１の表面と同じ高さまで残存し、金属箔１の非開孔部に相当する部分は、金属箔１の板厚分だけ余計に潰れて変形し（図３（ｂ）参照）、図２に示したような金属基板３が得られた。
このとき、上記多孔質金属板材２ｏは１５０μｍだけ潰れ、図７に示すように、当該多孔質金属板材２ｏの表面において、Ｎｉ粒子２ｒが平坦に潰れ、表面における開孔径が２μｍ弱程度に縮小する結果となった。
そして、金属箔１と多孔質金属板材２ｏを表裏よりスポット溶接によって固定した（図３（ｃ）参照）。
【００３２】
（４）多孔質燃料極層の成膜
次に、原料粉として、粒径約０．５μｍのＮｉＯ粉末と、同じく粒径約０．５μｍのＳＤＣ粉末を用いて、Ｈｅガスを用いたエアロゾルデポジション（ＡＤ）法によって、上記金属基板３の表面のほぼ全域に多孔質燃料極層４を成膜した。このとき、金属箔１の周縁部は成膜せずに残しておき、金属基板３の平坦部に約２０μｍ厚まで成膜すると、金属基板３の接合時に金属箔１の開孔部１ａのエッジ部分に形成される隙間Ｇを優先的に埋め込むことができ、表面がほぼ平坦な燃料極層４が得られる（図５（ａ）及び（ｂ）参照）。
【００３３】
（５）電解質層の成膜
上記のようにして成膜した多孔質燃料極層４の上に、粒径約０．２μｍのＹＳＺ粉末を用いて、同じくＡＤ法によって電解質層５を５μｍの厚さに成膜した。このとき、当該電解質層５は、金属箔１の周縁部を除く、多孔質燃料極層４の成膜範囲よりも広い領域に、当該燃料極層４を完全に覆った状態に形成することが必要となる。
電解質層はＰＶＤ法を用いてもよく、真空蒸着やスパッタ法が代表例である。その一つであるスパッタ法では電解質となる酸化物ターゲットとしてＹＳＺ焼結体を用いて高周波電力を印加して成膜しても良いが、ジルコニウムとイットリウムの金属ターゲットを準備し、直流電力を印加してアルゴンガスに酸素ガスを添加する反応性スパッタとして５μｍ厚に成膜した。  高周波を用いるより、直流を用いる方が成膜レートを大きく取る事が出来、生産性が良い。  またスパッタリング法では緻密な膜を得やすく、粉が出ないため、気密性を重視する場合にＡＤ法に類似する粉体を用いる手法よりも有利な場合がある。
【００３４】
（６）空気極層の成膜
そして、上記電解質層５の表面上に、粒径約０．５μｍのＳＳＣ粉末とＳＤＣ粉末を原料粉として用いたＡＤ法によって、図８に示すように、多孔質の空気極層６を１．０μｍの厚さに成膜した。このとき、図１に示したように多孔質燃料極層４の成膜範囲よりも幅２００μｍだけ後退した内側の狭い領域に空気極層６を形成することによって、金属基板３の金属箔１ａ及び多孔質金属２の酸化を抑制することができる。
【００３５】
なお、上記電解質層５の成膜は非焼結工程であるところの多孔質金属基板が劣化しない温度で可能な手法であれば良く、ＡＤ法の他に、ガスデポジション、減圧コールドスプレーやＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣＶＤ法などを用いることができるが、いずれも高速成膜及び連続処理により低コストでの成膜が可能である。また、これに限定されることなく、上述のように必要に応じてスパッタや他のＰＶＤ法等による成膜法を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の固体酸化物形燃料電池の構造を示す概略断面図である。
【図２】図１に示した固体酸化物形燃料電池における金属基板の形状を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２に示した金属基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の固体酸化物形燃料電池における多孔質金属に対する燃料極材料の成膜状態をミクロ的に示す模式図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は金属基板に形成された隙間部分に対する燃料極材料の成膜状態を示す断面説明図である。
【図６】（ａ）本発明の実施例に用いた金属箔の形状を示す平面図である。（ｂ）本発明の実施例に用いた多孔質金属板材の形状を示す平面図である。
【図７】多孔質金属板材の表面がプレスによって平坦に潰された状態をミクロ的に示す模式図である。
【図８】金属基板に形成された隙間部分に対する電池要素の成膜状態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    金属箔
１ａ  開口部
２    多孔質金属
２ｏ  多孔質金属板材
３    金属基板
４    多孔質燃料極層
５    電解質層
６    空気極層
１０    プレス型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006244913.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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